Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft peristaltische Pumpvorrichtungen.
Hintergrund der Erfindung
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Heute trennen Menschen Vollblut routinemäßig durch
Zentrifugieren in seine verschiedenen therapeutischen
Bestandteile wie Erythrozyten, Thrombozyten und Plasma.
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Herkömmliche Blutverarbeitungsverfahren verwenden robuste
Zentrifugengeräte in Verbindung mit sterilen
Einmal-Verarbeitungssystemen, die charakteristisch aus Kunststoff
bestehen. Der Bediener lädt die Einmalsysteme vor dem
Verarbeiten auf die Zentrifuge und entfernt sie
anschließend.
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Herkömmliche automatische Blutverarbeitungsverfahren
arbeiten charakteristisch mit einem Bereich
unterschiedlicher Flüssigkeitsdurchflußraten. Relativ hohe
Durchflußraten werden gebraucht, um Blut während der
Verarbeitung umzuwälzen sowie Hilfsflüssigkeiten zum
Vorbereiten vor dem Gebrauch und zum Spülen nach dem
Gebrauch zirkulieren zu lassen. Andererseits werden
relativ geringe Durchflußraten gebraucht, um Antikoagulans
zuzuführen.
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Eine Möglichkeit besteht darin, zweckbestimmte Pumpen
vorzusehen, von denen einige den Auforderungen nach großen
Durchflußvolumina und andere den Auforderungen nach
kleinen Durchflußvolumina entsprechen.
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Der Weg, den die Erfindung beschreitet, ist davon
verschieden. Ein prinzipielles Ziel der Erfindung besteht
darin, Forderungen sowohl nach hohen als auch nach
geringen Durchflüssen mit einer einzigen Pumpe zu
entsprechen.
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US-A-3 938 909 zeigt peristaltische Pumpvorrichtungen, bei
denen der Pumpenrotor intermittierend arbeitet, wobei er
für einen gegebenen Zeitraum um 180º angetrieben wird und
dann für einen gegebenen Zeitraum aufhört zu drehen. Die
Drehgeschwindigkeit während der Drehphase des Betriebs ist
veränderbar.
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Der Oberbegriff von Anspuch 1 basiert auf dieser
Offenbarung. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind in
dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführt.
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Die Erfindung sieht eine zweite Betriebsart vor, in der
der Pumpenrotor kontinuierlich mit einer höheren
Förderrate als in der intermittierenden Betriebsart dreht.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den
Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer
Zentrifugiereinheit, die die Merkmale der Erfindung enthält;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht
einer Fluidverarbeitungs-Einmaleinheit, die in Verbindung
mit der Zentrifugiereinheit von Fig. 1 verwendbar ist;
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Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines Zentrifugal-
Verarbeitungssystems, das die in Fig. 1 gezeigte
Zentrifugiereinheit und die in Fig. 2 gezeigte
Fluidverarbeitungseinheit umfaßt, wenn sie zum Gebrauch kombiniert sind;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht
einer Fluidsteuerungskassette, die in der in Fig. 2
gezeigten Fluidverarbeitungseinheit enthalten ist, und
zwar mit Blick auf die Rückseite des Kassettenkörpers;
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Fig. 5 ist eine Perspektivansicht der Vorderseite des
in Fig. 4 gezeigten Kassettenkörpers;
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Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Fluidkreisläufe
und die sie verbindenden Ventil- und Fühlerstationen, die
der in Fig. 4 gezeigte Kassettenkörper trägt, und zwar mit
Blick auf die Rückseite des Kassettenkörpers;
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Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Kassettenkörpers,
und zwar allgemein entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;
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Fig. 8 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht
einer repräsentativen Ventilstation, die in dem in Fig. 4
gezeigten Kassettenkörper angeordnet ist;
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Fig. 9 ist eine Draufsicht, gesehen an der Rückseite
des Kassettenkörpers, auf die in Fig. 4 gezeigte Kassette,
wobei die Schlauchschleifen angebracht und gebrauchsbereit
sind
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Fig. 10 ist eine schematische Ansicht einer
repräsentativen Einzelnadel-Fluidverarbeitungseinheit, die
in Verbindung mit der in Fig. 1 gezeigten
Zentrifugeneinheit verwendbar ist;
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Fig. 11 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1
gezeigten Zentrifugeneinheit, wobei die
Fluidverarbeitungseinheit zum Gebrauch angebracht ist und
Bereiche weggebrochen sind, um die Kammer zu zeigen, in
dem die zugehörige Zentrifuge untergebracht ist;
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Fig. 12 ist eine Perspektivansicht der Kammer mit
geöffneter Tür für den Zugang zu der Zentrifuge;
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Fig. 13 ist eine Perspektivansicht der
Kassettenhaltestationen, die an der schrägen Frontplatte
der Zentrifugeneinheit unmittelbar über der in Fig. 11
gezeigten zugehörigen Zentrifuge angeordnet sind;
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Fig. 14 ist eine Perspektivansicht der Pumpen- und
Ventilmodule an einer Kassettenhaltestation mit gehobenem
Spritzschutz, um die zugehörigen Ventileinheiten und
Druckfühler sichtbar zu machen;
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Fig. 15 ist eine Perspektivansicht einer Kassette,
die in der Wanne getragen und zum Anbringen an der
Kassettenhaltestation von Fig. 14 positioniert ist;
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Fig. 16 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des
einen Pumpenmoduls mit installierten Pumpenschläuchen; und
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Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht, die das
Innere eines zugehörigen Pumpenmoduls zeigt.
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Die Erfindung kann ohne Abweichung von ihrem Sinngehalt
oder von bedeutenden Charakteristiken in verschiedenen
Formen verkörpert sein. Der Umfang der Erfindung ist in
den anhängenden Ansprüchen und nicht so sehr in der ihnen
vorausgehenden speziellen Beschreibung definiert. Alle
Ausführungsformen, die innerhalb der Bedeutung und des
Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche liegen, sollen daher
von den Ansprüchen mit umfaßt sein.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein zentrifugales
Verarbeitungssystem 10, das die Merkmale der Erfindung verkörpert. Das
System 10 kann zur Verarbeitung verschiedener
Flüssigkeiten verwendet werden. Das System 10 eignet sich
besonders gut zur Verarbeitung von Vollblut und anderen
Suspensionen biologischer Zellsubstanzen. Daher zeigt die
beschriebene Ausführungsform das System 10 unter Anwendung
für diesen Zweck.
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Das System 10 umfaßt eine Zentrifugeneinheit 12 (siehe
Fig. 1) und eine Fluidverarbeitungseinheit 14 (siehe Fig.
2), die in Verbindung mit der Zentrifugeneinheit verwendet
wird (siehe Fig. 3).
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Die Zentrifugeneinheit 12 soll ein robustes Gerät sein,
das im wartungsfreien Langzeitbetrieb verwendbar ist. Die
Fluidverarbeitungseinheit 14 soll eine für den
Einmalgebrauch bestimmte, entsorgungsfähige Einheit sein,
die zum Zeitpunkt des Gebrauchs an der Zentrifugeneinheit
12 angebracht wird (wie Fig. 2 zeigt).
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Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, entfernt
der Bediener nach Beendigung des Vorgangs die
Fluidverarbeitungseinheit 14 von der Zentrifugeneinheit 12
und entsorgt sie.
I. DIE FLUIDVERARBEITUNGSEINHEIT
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Fig. 2 ist eine Explosionsansicht der Einmal-
Verarbeitungseinheit 14, die in Verbindung mit der
Zentrifugeneinheit verwendbar ist.
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Die Einheit 14 umfaßt eine Verarbeitungskammer 16. Im
Gebrauch dreht die Zentrifugeneinheit 12 die
Verarbeitungskammer 16, um Blutbestandteile durch
Zentrifugieren zu trennen. Die Konstruktion der
Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich sein.
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Die Verarbeitungseinheit 14 umfaßt eine Anordnung
biegsamer Schläuche, die einen Fluidkreislauf 18 bilden.
Der Fluidkreislauf 18 transportiert Flüssigkeiten zu und
von der Verarbeitungskammer 16.
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Der Fluidkreislauf 18 umfaßt eine Reihe von Behältern 20.
Im Gebrauch passen die Behälter 20 an Aufhänger an der
Zentrifugeneinheit 12 (siehe Fig. 2), um während der
Verarbeitung Flüssigkeiten abzugeben und aufzunehmen.
Der Fluidkreislauf 18 umfaßt ein oder mehr Inline-
Kassetten 22. Fig. 2 zeigt drei Kassetten, die mit 22A,
22B und 22C bezeichnet sind.
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Die Kassetten 22A/22B/22C dienen in Verbindung mit Pumpen-
und Ventilstationen an der Zentrifugeneinheit 12 dazu, den
Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Vielzahl von
Flüssigkeitsquellen und -zielstellen während eines
Blutverarbeitungsvorgangs zu führen. Die Kassetten 22A/B/C
zentralisieren die Ventil- und Pumpfunktionen zur
Durchführung des gewählten Vorgangs.
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Ein Bereich des Fluidkreislaufs 18, der zwischen den
Kassetten 22 und der Verarbeitungskammer 16 verläuft, ist
zu einem Bündel zusammengefaßt, um eine Speiseleitung 24
zu bilden. Die Speiseleitung 24 verbindet die drehenden
Teile der Verarbeitungseinheit 14 (hauptsächlich die
Verarbeitungskammer 16) mit dem nichtdrehenden, ortsfesten
Teil der Verarbeitungseinheit 14 (hauptsächlich den
Kassetten 22 und Behältern 20). Die Speiseleitung 24
verbindet die drehenden und die ortsfesten Teile der
Verarbeitungseinheit 14 ohne die Verwendung von drehenden
Dichtungen.
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Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform erfolgt
durch den Fluidkreislauf 18 eine Vorverbindung der
Verarbeitungskammer 16, der Behälter 20 und der Kassetten
22 miteinander. Dadurch bildet die Einheit 14 eine
integrale sterile Einheit.
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Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die
gesamte Verarbeitungseinheit 14 zum Gebrauch in einer
Organisatorwanne 26 verpackt. Die Wanne 26 hält die
Verarbeitungskammer 16, die Behälter 20, die Kassetten 22
und den Fluidkreislauf 18 vor dem Gebrauch in einem
geordneten kompakten Paket. Während des Gebrauchs (siehe
Fig. 3) ist die Organisatorwanne 26 an der
Zentrifugeneinheit 12 angebracht. Nach der Verarbeitung
nimmt die Wanne 26 die Verarbeitungseinheit 14 zur
Entsorgung auf.
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Spezielle Einzelheiten der Konstruktion der
Organisatorwanne 26 sind für das Verständnis der Erfindung
nicht wesentlich und in EP-A-0 687 343 zu finden.
(i) Die Fluidverarbeitungskassette
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Die Kassetten 22A/B/C sind jeweils gleich aufgebaut. Die
Fig. 4 bis 9 zeigen die Einzelheiten der bevorzugten
Konstruktion.
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Wie die Fig. 4 und 5 am besten zeigen, weist die Kassette
22 einen spritzgeformten Körper 110 auf, der durch eine
Innenwand 534 unterteilt ist, um eine Vorderseite 112
(siehe Fig. 5) und eine Rückseite 114 (siehe Fig. 4) zu
präsentieren. Für die Zwecke der Beschreibung ist die
Vorderseite 112 diejenige Seite der Kassette 22, die im
Gebrauch zu der Zentrifugeneinheit 12 weist.
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Eine biegsame Membran 116 liegt über der Vorderseite 112
der Kassette 22. Eine im allgemeinen harte Rückplatte 118
liegt über der Rückseite 114 der Kassette.
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Die Kassette 22, die Innenwand 534 und die Rückplatte 118
bestehen bevorzugt aus einem Hartkunststoff medizinischer
Güte. Die Membran 116 besteht bevorzugt aus einem
biegsamen Flächenkörper aus Kunststoff medizinischer Güte.
Die Membran 116 und die Rückplatte 118 sind um ihre
Außenränder herum mit den Umfangsrändern der Vorder- und
Rückseite 112/114 der Kassette 22 dicht verbunden.
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Wie die Fig. 4 und 5 ebenfalls am besten zeigen, enthalten
die Vorder- und die Rückseite 112/114 der Kassette 22
vorgeformte Hohlräume.
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An der Vorderseite 112 der Kassette 22 (siehe Fig. 5)
bilden die Hohlräume eine Anordnung von Ventilstationen VN
und eine Anordnung von Druckerfassungsstationen SN.
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An der Rückseite 114 der Kassette 22 (siehe Fig. 4) bilden
die Hohlräume eine Anordnung von Kanälen oder Bahnen FN zum
Transport von Flüssigkeiten.
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Die Ventilstationen VN kommunizieren mit den
Flüssigkeitsbahnen FN, um sie auf eine vorbestimmte Weise miteinander
zu verbinden. Die Erfassungsstationen SN kommunizieren
ebenfalls mit den Flüssigkeitsbahnen FN, um Drücke in
ausgewählten Bereichen zu erfassen.
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Anzahl und Anordnung der Flüssigkeitsbahnen FN, der
Ventilstationen VN und der Erfassungsstationen SN können
veränderlich sein. Bei der gezeigten Ausführungsform sieht
die Kassette 22 neunzehn Flüssigkeitsbahnen F1 bis F19,
zehn Ventilstationen V1 bis V10 und vier
Erfassungsstationen S1 bis S4 vor.
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Die Ventil- und Erfassungsstationen V1/V10 und S1/S4
gleichen flachen Vertiefungen, die an der Kassettenvorderseite
112 offen sind (siehe Fig. 5). Wie die Fig. 7 und 8 am
besten zeigen, erheben sich aufrechte Ränder 120 von der
Innenwand 534 und umgeben den Außenumfang der Stationen
V1/V10 und S1/S4.
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Die Ventilstationen V1/V10 sind durch die Innenwand 534 an
der Rückseite 114 der Kassette 22 verschlossen mit der
Ausnahme, daß jede Ventilstation VN ein Paar von
Durchgangslöchern oder Öffnungen 122A und 122B in der
Innenwand 534 aufweist (siehe die Fig. 5 und 8). Die
Öffnungen 122A/B münden jeweils in ausgewählte
verschiedene Flüssigkeitsbahnen FN und FN. (siehe Fig. 8)
an der Rückseite 114 der Kassette 22. Eine der Öffnungen
122A ist von einem Sitzring 124 umgeben, während dies bei
der anderen nicht der Fall ist (siehe Fig. 8).
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Die Erfassungsstationen S1/S4 sind ebenfalls durch die
Innenwand 534 an der Rückseite 114 der Kassette 22
verschlossen mit der Ausnahme, daß jede Erfassungsstation
VN drei Durchgangslöcher oder Öffnungen 126A/B/C in der
Innenwand 534 aufweist (siehe Fig. 5). Die Öffnungen
126A/B/C münden in ausgewählte Flüssigkeitsbahnen FN an der
Rückseite 114 der Kassette 24. Diese Öffnungen 126A/B/C
kanalisieren bzw. leiten den Flüssigkeitsdurchfluß
zwischen den ausgewählten Flüssigkeitsbahnen FN durch die
zugeordnete Erfassungsstation.
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Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, ist die über der
Vorderseite 112 der Kassette 22 liegende biegsame Membran
116 durch Ultraschallschweißen mit den aufrechten
Umfangsrändern 120 der Ventil- und Erfassungsstationen
V1/V10 und S1/S4 verschweißt. Dadurch werden die
Ventilstationen V1/V10 und die Erfassungsstationen S1/S4
voneinander und vom Rest des Systems getrennt.
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Alternativ kann die biegsame Membran 116 an den
hochstehenden Rändern 120 durch eine äußere positive Kraft
in Anlage gebracht werden, die von der Zentrifugeneinheit
12 auf die Membran 116 aufgebracht wird (wie die F1-Pfeile
in Fig. 8 zeigen). Die positive Kraft F1 bewirkt ebenso
wie das Ultraschallschweißen ein dichtes Verschließen der
Ventil- und Erfassungsstationen V1/V10 und S1/510.
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Wie Fig. 8 in Strichlinien zeigt, dient das lokalisierte
Aufbringen einer zusätzlichen positiven Kraft auf den
Zwischenbereich der Membran 116, der über einer Ventilstation
V1/V10 liegt (wie der F2-Pfeil in Fig. 7 zeigt), dazu, die
Membran 116 in die Ventilstation hinein zu wölben. Die
Membran 116 liegt an dem Ring 124 an (wie Strichlinien in
Fig. 8 zeigen), um die zugehörige Ventilöffnung 122A zu
verschließen. Dadurch wird die Ventilstation gegen
Flüssigkeitsdurchfluß verschlossen.
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Wenn die Kraft F2 aufgehoben wird, wird die Membran 116
durch den Fluiddruck innerhalb der Ventilstation und/oder
durch das Formgedächtnis der Membran 116 selber von dem
Ventilsitz 124 abgehoben, so daß die Ventilstation für den
Flüssigkeitsdurchfluß geöffnet wird.
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Bevorzugt sind Durchmesser und Tiefe der Ventilstationen
so gewählt, daß die erforderliche Durchbiegung, um die
Membran 116 in Anlage zu bringen, die elastischen Grenzen
des Membranmaterials nicht überschreitet. Auf diese Weise
genügt allein das Formgedächtnis des Kunststoffs, um die
Membran 116 bei Aufhebung der Kraft F2 vom Sitz abzuheben.
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Wie später noch im einzelnen erläutert wird, bringt die
Zentrifugeneinheit 12 im Gebrauch selektiv eine
lokalisierte positive Kraft F2 auf die Membran 116 auf, um
die Ventilöffnungen 122A zu schließen.
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Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, erheben sich die
aufrechten Ränder 128 von der Innenwand 534 und umgeben
den Außenumfang der Kanäle F1/F19, die an der Rückseite 114
der Kassette 22 offen sind.
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Die Flüssigkeitsbahnen F1/F19 werden durch die Innenwand
534 an der Vorderseite 112 der Kassette 22 mit Ausnahme
der Öffnungen 122A/B der Ventilstationen V1/V10 und der
Öffnungen 126A/B/C der Erfassungsstationen S1/S4
verschlossen (siehe Fig. 6).
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Die Hartplatte 118, die über der Rückseite 114 der
Kassette 22 liegt, ist durch Ultraschallschweißen mit den
aufrechten Umfangsrändern 128 verschweißt, wodurch die
Flüssigkeitsbahnen F1/F19 in bezug aufeinander und auf den
Rest des Systems 10 dicht verschlossen sind.
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Wie Fig. 6 am besten zeigt, erstrecken sich zehn
vorgeformte Schlauchverbinder T1 bis T10 entlang
entgegengesetzten Seitenrändern 130A/B der Kassette 22
nach außen. Von den Schlauchverbindern sind jeweils fünf
an dem einen Seitenrand 130A (T1 bis T5) und fünf an dem
anderen Seitenrand 130B (T6 bis T10) angeordnet. Die
anderen Seitenränder 132A/B der Kassette 22 weisen keine
Schlauchverbinder auf. Diese geordnete Orientierung der
Schlauchverbinder T1/T10 entlang nur zwei Seitenrändern
130A/B der Kassette 22 ergibt eine zentralisierte,
kompakte Einheit zur Anbringung an der Zentrifugeneinheit
12 (wie Fig. 3 zeigt).
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Wie Fig. 6 zeigt, stehen entlang dem einen Seitenrand 130A
der erste bis fünfte Schlauchverbinder T1 bis T5 jeweils
mit inneren Flüssigkeitsbahnen F1 bis F5 in Verbindung.
Entlang dem anderen Seitenrand 130B stehen der sechste bis
zehnte Schlauchverbinder T6 bis T10 mit jeweiligen inneren
Flüssigkeitsbahnen F6 bis F10 in Verbindung. Diese
Flüssigkeitsbahnen F1 bis F10 bilden die
Hauptflüssigkeitsbahnen der Kassette 22, durch die
Flüssigkeit in die Kassette 22 eintritt oder daraus
austritt.
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Die verbleibenden inneren Flüssigkeitsbahnen F11 bis F19
der Kassette 22 bilden Zweigbahnen, die die
Hauptflüssigkeitsbahnen F1 bis F10 durch die
Ventilstationen V1 bis V10 und die Erfassungsstationen
S1/S4 miteinander verbinden.
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Dabei steuert die Ventilstation V3 den
Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn
F1 und der Zweigflüssigkeitsbahn F11. Die Ventilstation V2
steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der
Hauptflüssigkeitsbahn F2 und der Zweigbahn F19. Die
Ventilstation V1 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß
zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F3 und der Zweigbahn
F15. Die Erfassungsstation S1 verbindet die
Hauptdurchflußbahn F4 mit den Zweigbahnen F15 und F16. Die
Erfassungsstation S2 verbindet die Hauptdurchflußbahn F5
mit den Zweigbahnen F17 und F18.
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Ebenso steuert die Ventilstation V10 den
Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn
F8 und der Zweigflüssigkeitsbahn F14. Die Ventilstation V9
steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der
Hauptflüssigkeitsbahn F9 und der Zweigbahn F19. Die
Ventilstation V8 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß
zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F10 und der Zweigbahn
F18. Die Erfassungsstation S3 verbindet die
Hauptdurchflußbahn F6 mit den Zweigbahnen F11 und F12. Die
Erfassungsstation S4 verbindet die Hauptdurchflußbahn F7
mit den Zweigbahnen F13 und F14.
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Die Zweigbahnen F16, F12, F17 und F13 kommunizieren mit
der Zweigbahn F19 durch die Ventilstationen V4, V5, V6
bzw. V7.
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Bei dieser Anordnung dient die Zweigbahn F19 als Zentrum
für den Transport von Flüssigkeit zwischen den
Hauptflüssigkeitsbahnen F1 bis F5 auf der einen Seite 130A
der Kassette 22 und den Hauptflüssigkeitsbahnen F6 bis F10
auf der anderen Seite 130B der Kassette 22. Die
Zweigbahnen F16 und F17 speisen das Zentrum F19 von der
Seite 130A der Kassette 22, während die Zweigbahnen F12
und F13 das Zentrum F19 von der anderen Seite 130B der
Kassette 22 speisen.
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Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe
die Fig. 6 und 9) nimmt eine hochstehende, allgemein
elliptische Rippe 532 den Mittelbereich des Zentrums F19
ein. Die Rippe 532 trägt dazu bei, Flüssigkeit innerhalb
des Zentrums F19 zu den jeweiligen damit kommunizierenden
Zweigbahnen zu kanalisieren. Die Rippe 532 verringert
außerdem das Gesamtfluidvolumen des Zentrums F19, um den
Flüssigkeitstransport innerhalb desselben zu erleichtern.
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Wie Fig. 9 zeigt, verbindet eine äußere Schlauchschleife
134 den Schlauchverbinder T4 mit dem Schlauchverbinder T5
an dem Seitenrand 130A. Ebenso verbindet eine äußere
Schlauchschleife 136 den Schlauchverbinder T7 mit dem
Schlauchverbinder T6 an dem anderen Seitenrand 130B. Im
Gebrauch sind die Schlauchschleifen 134 und 135 in
Eingriff mit peristaltischen Pumpenrotoren an der
Zentrifugeneinheit 12, um Flüssigkeit in die Kassette 22
und aus der Kassette 22 zu transportieren.
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Wie Fig. 7 zeigt, erstrecken sich die Schlauchverbinder
T1/T2 und T9/T10 von ihren jeweiligen Seitenrändern 130A/B
in schräger Richtung zu der Vorderseite 112 der Kassette
22 hin. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform
beträgt der Winkel α, den die schrägen Schlauchverbinder
T1/T2 und T9/T10 mit der Ebene der Vorderseite 112 der
Kassette 22 bilden, ca. 10º. Die Winkelbeziehung der
Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 erleichtert das
Anbringen der zugehörigen Schlauchschleifen 134 und 136 an
den Rotoren der peristaltischen Pumpen.
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Die restlichen Schlauchverbinder T3 bis T8 an der Kassette
22 sind mit den biegsamen Schläuchen des
Flüssigkeitskreislaufs 18 verbunden.
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Genauere Einzelheiten der Konstruktion der Kassette 22
sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich
und finden sich in EP-A-0 695 397.
(ii) Verarbeitungseinheiten zum Sammeln von
Thrombozyten
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Die soeben beschriebene Verarbeitungseinheit 14 kann
ausgebildet sein, um verschiedene Arten von
Verarbeitungstechniken durchzuführen. Fig. 11 zeigt
repräsentativ ein Einzelnadel-Thrombozytensammelsystem 28
(die Fig. 2 und 3 zeigen ebenfalls das Einzelnadelsystem
28 in Verbindung mit der Wanne 26 und der
Zentrifugeneinheit 12).
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Das System 28 umfaßt die Verarbeitungskammer 16 und
Behälter 20, die durch den von der Organisatorwanne 26
getragenen Fluidkreislauf 18 miteinander verbunden sind.
Der Fluidkreislauf 18 für das System 28 umfaßt die drei
zentralisierten Pump- und Regelungskassetten, die mit 22A,
22B und 22C bezeichnet sind. Die Speiseleitung 24
verbindet die drehenden und nichtdrehenden Bauelemente in
jedem System 28 miteinander.
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Die Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich
ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie wie die
Doppelbeutel-Verarbeitungskammern ausgebildet sein, die in
der US-PS 4 146 172 von Cullis et al. gezeigt sind.
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Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die
Verarbeitungskammer 16 in jedem System 28 als ein
langgestreckter biegsamer Schlauch aus einem biegsamen,
biokompatiblen Kunststoff wie etwa weichgestelltem
Polyvinylchlorid medizinischer Güte ausgebildet. Die Kammer
16 weist eine Erststufenkammer 34 und eine
Zweitstufenkammer 36 auf.
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Die Erststufenkammer 34 nimmt Vollblut (WB) auf. Wenn sie
Fliehkräften ausgesetzt wird, trennt die Erststufenkammer
34 das WB in Erythrozyten bzw. rote Blutzellen (RBC) und
thrombozyten- bzw. plättchenreiches Plasma (PRP).
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Die Zweitstufenkammer 36 nimmt PRP aus der
Erststufenkammer 34 auf. Wenn sie Fliehkräften ausgesetzt
wird, trennt die Zweitstufenkammer 36 das PRP in
Plättchenkonzentrat (PC) und plättchenarmes Plasma (PPP).
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Einzelheiten der Konstruktion der Verarbeitungskammer 16
sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich
und finden sich in EP-A-0 618 832.
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Der Fluidkreislauf 18 umfaßt fünf Zweigschläuche
38/40/42/44/46, die direkt mit der Verarbeitungskammer 16
kommunizieren. Drei Zweigschläuche 38/40/42 bedienen die
Erststufenkammer 34. Zwei Zweigschläuche 44/46 bedienen
die Zweitstufenkammer 36.
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Der Zweigschlauch 40 transportiert WB zur Verarbeitung in
die Erststufenkammer 34. Der Zweigschlauch 38
transportiert PRP aus der Erststufenkammer 34. Der
Zweigschlauch 42 transportiert abgetrennte RBC aus der
Erststufenkammer 34.
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Der Zweigschlauch 46 transportiert in der Erststufenkammer
34 abgetrenntes PRP zur Weiterverarbeitung in die
Zweitstufenkammer 36. Der Zweigschlauch 44 transportiert
abgetrenntes PPP aus der Zweitstufenkammer 36. Das
abgetrennte PC verbleibt in der Zweitstufenkammer 36, um
später erneut suspendiert und gesammelt zu werden.
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Die Kassetten 22A/B/B dienen dazu, die Durchflußbahnen
verschiedener Flüssigkeitskategorien und Blutbestandteile
während der Verarbeitung voneinander zu trennen.
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Die Kassette 22A nimmt hauptsächlich den Durchfluß von
Flüssigkeiten auf, die Erythrozyten entweder als WB oder
als RBC enthalten. Die Kassette 22B nimmt hauptsächlich
den Durchfluß von zellfreien Flüssigkeiten entweder als
PPP oder Antikoagulans auf. Die Kassette 22C nimmt
hauptsächlich den Durchfluß von Flüssigkeiten auf, die
Blutplättchen entweder als PRP oder PC enthalten.
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Der Fluidkreislauf 18 für das Einzelnadelsystem 28 (siehe
Fig. 10) umfaßt einen Zweigschlauch 32, der eine
Phlebotomienadel 48 trägt, um von einem Spender WB zu
entnehmen. Ein Zweigschlauch 33 verbindet sich mit dem
Zweigschlauch 32 und führt zu der Kassette 22A. Ein
Zweigschlauch 100 führt eine Antikoagulanslösung von einem
Behälter 98 in die Zweigschlauchkassette 22B (über eine
Tropfkammer 102). Das Antikoagulans fließt aus der
Kassette 22B durch den Zweigschlauch 92, um dem WB vor der
Verarbeitung zugefügt zu werden. Ein Zweigschlauch 56
führt von der Kassette 22A weg, um gerinnungsgehemmtes WB
zu einem Vorratsbehälter 58 zu transportieren.
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Ein weiterer Zweigschlauch 60 führt von der Kassette 22A
weg und transportiert gerinnungsgehemmtes WB über eine
Tropfkammer 64 und einen Zweigschlauch 62 in die
Speiseleitung 24. Die Speiseleitung 24 verbindet sich mit
dem Zweigschlauch 40, der das gerinnungsgehemmte WB in die
Erststufenkammer 34 transportiert, wo es in RBC und PRP
getrennt wird.
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Der Zweigschlauch 42 führt die getrennten RBC aus der
Erststufenkammer 34 durch die Speiseleitung 24. Die
Speiseleitung 24 vereinigt sich mit den Zweigschläuchen
64, 66 und 68, die zu einem Vorratsbehälter 70 für RBC
führen.
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Ein Zweigschlauch 72 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch
68, um RBC aus dem Vorratsbehälter 70 zu der Kassette 22A
zu transportieren. Der Zweigschlauch 74 führt von der
Kassette 22A weg, um RBC zu dem Zweigschlauch 32 zu
führen, der zu der Phlebotomienadel 48 führt.
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Dadurch leitet die Kassette 22A den Durchfluß von
gerinnungsgehemmtem WB vom Spender in die Erststufenkammer 34.
Die Kassette 22A leitet ferner den Durchfluß von
abgetrennten RBC aus der Erststufenkammer 34 zurück zum
Spender.
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Diese Durchflüsse sind sequenziert, um in zwei Zyklen
abzulaufen. Der eine Zyklus entnimmt WB vom Spender,
während der andere RBC zum Spender zurückführt.
-
Im Entnahmezyklus sammelt das Einzelnadelsystem 28 durch
die Kassette 22A ein vorbestimmtes Volumen von
gerinnungsgehemmtem WB in dem Vorratsbehälter 58 (durch
die Zweigschläuche 32/33/56), während der Rest des
gerinnungsgehemmten WB kontinuierlich zu der
Erststufenkammer 34 zum Zweck der Trennung transportiert
wird (durch die Zweigschläuche 32/33/60/62/40). Während
des Entnahmezyklus sammelt das System 28 außerdem
kontinuierlich die abgetrennten RBC in dem Vorratsbehälter
70 (durch die Zweigschläuche 42/64/66/68)
-
Im Rückführungszyklus transportiert das System 28
kontinuierlich durch die Kassette 22A gerinnungsgehemmtes WB von
dem Vorratsbehälter 58 in die Erststufenkammer 34 zum
Zweck der Trennung (durch die Zweigschläuche 56/60/62/40).
Gleichzeitig führt das System 28 durch die Kassette 22A
die RBC, die in dem Vorratsbehälter 70 gesammelt wurden
(durch die Zweigschläuche 68/72/74/32), sowie diejenigen
RBC, die zu dieser Zeit in der Erststufenkammer 34
abgetrennt werden (durch die Zweigschläuche 64 und 66, die
sich mit dem Zweigschlauch 68 verbinden), zum Spender
zurück.
-
Diese Doppelzyklusfolge durch die Kassette 22A stellt
sicher, daß gerinnungsgehemmtes WB kontinuierlich der
Erststufenkammer zum Zweck der Trennung zugeführt wird,
und zwar entweder vom Spender (während des Entnahmezyklus)
oder aus dem WB-Vorratsbehälter 58 (während des
Rückführungszyklus).
-
Der Zweigschlauch 86 führt abgetrenntes PRP aus der
Erststufenkammer 34 durch die Speiseleitung 24 zu der
Kassette 22C.
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Ein Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den
Zweigschlauch 80 transportiert. Der Zweigschlauch 80 führt
zu der Speiseleitung 24, die sich mit dem Zweigschlauch 46
verbindet, der das PRP in die Zweitstufenkammer 36 leitet,
wo es weiter in PPP und PC getrennt wird.
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Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform trägt
der Zweigschlauch 80 einen Inline-Filter 82. Der Filter 82
entfernt Leukozyten aus dem PRP, bevor dieses in die
Zweitstufenkammer 36 zur Trennung eintritt.
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Ein weiterer Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch
den Zweigschlauch 84 zu der Tropfkammer 64 transportiert,
wo es mit dem gerinnungsgehemmten WB vermischt wird, das
in die Erststufenkammer 34 transportiert wird. Diese
Kreislaufrückführung von PRP verbessert die Ausbeute an
Blutplättchen.
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Der Zweigschlauch 44 führt PPP aus der Zweitstufenkammer
36 durch die Speiseleitung 24 zu dem Zweigschlauch 76, der
zu der Kassette 22B führt. Der Zweigschlauch 88
transportiert das PPP aus der Kassette 22B zu einem
Vorratsbehälter 90.
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Während der Verarbeitung wird ein Anteil des PPP, das in
dem Vorratsbehälter 90 gesammelt wird, mit den RBC während
des Rückführungszyklus zum Spender zurückgeführt. Dieser
Anteil an PPP wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den
Zweigschlauch 66 über die Kassette 22B zum Zweigschlauch
72 transportiert, der sich über die Kassette 22A mit dem
Zweigschlauch 33 verbindet. Gleichzeitig wird PPP, das
gerade in der Zweitstufenkammer 36 abgetrennt wird, durch
die Zweigschläuche 85 und 76 über die Kassette 22B zu dem
Zweigschlauch 66 und zum Spender rückgeführt.
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Ein weiterer Anteil des in dem Vorratsbehälter 90
gesammelten PPP wird dazu verwendet, PC in der
Zweitstufenkammer 36 nach Beendigung der Trennung erneut
zu suspendieren. Dieser PPP-Anteil wird aus dem
Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 88 über die
Kassette 22B, zurück zum Zweigschlauch 76, zur
Speiseleitung 24 und zum Zweigschlauch 44 in die
Zweitstufenkammer 36 transportiert. Dort resuspendiert das
PPP das in der Kammer 36 angesammelte PC. Der
Zweigschlauch 46 transportiert erneut resuspendiertes PC
aus der Kammer 36 durch die Speiseleitung 24 zu dem
Zweigschlauch 86, der sich mit der Kassette 22C verbindet.
Der Zweigschlauch 94 transportiert erneut resuspendiertes
PC aus der Kassette 22C zu Sammelbehältern 96.
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Weitere Anteile des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten
PPP können ebenfalls für zusätzliche Verarbeitungszwecke
eingesetzt werden. Beispielsweise kann das PPP (das den
größten Teil des während der Verarbeitung zugefügten
Antikoagulans führt) als eine gerinnungsgehemmte "Offenhalte"-
Flüssigkeit dienen, um die Phlebotomienadel 48 während
Verarbeitungspausen offenzuhalten. Das PPP kann auch als
"letzte Spülflüssigkeit" dienen, um die Zweigschläuche
nach der Verarbeitung durchzuspülen.
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Das nach der Verarbeitung in dem Vorratsbehälter 90
verbleibende PPP kann für therapeutische Zwecke aufbewahrt
werden.
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Der Behälter 50 enthält eine Priming-Kochsalzlösung, die
dazu dient, vor der Verarbeitung Luft aus dem System 28
auszutreiben. Der Zweigschlauch 52 führt die
Kochsalzlösung vom Behälter 50 (über die Tropfkammer 54)
zu der Kassette 22A. Die Kochsalzlösung wird aus der
Kassette 22A in die Verarbeitungskammer 16 durch die
Zweigschläuche 60 und 62 und von dort zum Rest des Systems
28 entlang den bereits beschriebenen Zweigschläuchen
transportiert.
II. DIE ZENTRIFUGENEINHEIT
-
Die Zentrifugeneinheit 12 (siehe die Fig. 1 und 11) trägt
die Betriebselemente, die für eine unterschiedliche Anzahl
von Blutverarbeitungsverfahren unter der Leitung eines
bordeigenen Controllers wichtig sind.
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Wie die Fig. 1 und 11 zeigen, ist die Zentrifugeneinheit
12 in einem auf Rädern verfahrbaren Schrank 228
untergebracht, den der Benutzer leicht von einem Ort zum
nächsten verfahren kann. Es versteht sich, daß die
Zentrifugeneinheit 12 wegen ihrer kompakten Bauweise auch
als Tischeinheit ausgebildet und betrieben werden kann.
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Die Zentrifugeneinheit 12 umfaßt eine Zentrifuge 230
(siehe Fig. 11), die drehbar in einer Kammer 232 des
Schranks 228 angebracht ist. Die Kammer 232 hat eine
aufklappbare Türe 234, die der Benutzer öffnet (siehe Fig.
12), um Zugang zu der Zentrifuge 230 zu erhalten und die
Verarbeitungskammer 16 des Fluidkreislaufs 18 zu laden und
zu entfernen.
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Weitere Einzelheiten der Konstruktion der Zentrifuge 230
sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich
und finden sich in EP-A-0 683 694.
-
Die Zentrifugeneinheit 12 weist ferner drei
Kassettensteuerstationen 236A/B/B auf (siehe Fig. 13), und
zwar eine für jede Kassette 22A/B/C. Die
Kassettensteuerstationen 236A/B/C befinden sich
nebeneinander an einer schrägen äußeren Platte 238 des
Schranks 228. Die äußere Platte 238 trägt außerdem die
Absperrklemmen 240, einen Hämolysesensor 244A und einen
Luftdetektor 244B, die mit der Zentrifugeneinheit 12
zusammenwirken (siehe Fig. 13).
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Die Zentrifugeneinheit 12 umfaßt einen
Verarbeitungs-Controller 246. Der Controller 246 steuert den Betrieb der
Zentrifugeneinheit 12. Der Verarbeitungs-Controller 246
umfaßt bevorzugt ein integriertes Ein/Ausgabe-Terminal 248
(auch in Fig. 1 zu sehen), das Informationen in bezug auf
den Verarbeitungsablauf empfängt und anzeigt.
(i) Die Kassettensteuerungsstationen
-
Im Gebrauch hält jede Steuerungsstation 236A/B/C eine der
Kassetten 22A/B/C (siehe Fig. 15). Die Steuerungsstationen
sind sämtlich gleich aufgebaut, und somit werden nur die
Einzelheiten einer Station 236A angegeben. Im Gebrauch
hält die Station die Kassette 22A.
-
Die Steuerungsstation 236A (siehe die Fig. 14 und 15)
umfaßt einen Kassettenhalter 250. Der Halter 250 nimmt die
Kassette 22A auf und ergreift sie entlang zwei
entgegengesetzten Seiten 132A und B in der gewünschten
Betriebsposition an der Steuerungsstation 236A (wie Fig. 3
zeigt).
-
Der Halter 250 drängt die Membran 116 an der
Kassettenvorderseite 112 in innigen Kontakt mit einem Ventilmodul 252
an der Steuerungsstation 236A. Das Ventilmodul 252 wirkt
mit den Ventilstationen V1/V10 und Erfassungsstationen
S1/S2/S3/S4 in der Kassette 22A zusammen.
-
Spezielle Einzelheiten der Konstruktion des Halters 250
sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich
und finden sich in EP-A-0 690 961.
-
Die Steuerungsstation umfaßt ferner ein peristaltisches
Pumpenmodul 254. Wenn die Kassette 22A von dem Halter 250
gegriffen wird, gelangen die Schlauchschleifen 134 und 136
in Wirkeingriff mit dem Pumpenmodul 254.
-
Der Controller 246 steuert den Betrieb des Halters 250 an
jeder Steuerungsstation 236A/B/C, so daß die Kassetten
22A/B/C bei Empfang eines vorgewählten Befehlssignals
ergriffen werden. Der Controller 246 fährt dann fort, den
Betrieb des Ventilmoduls 252 und des Pumpenmoduls 254 an
jeder Steuerungsstation 236A/B/C zu steuern, so daß
Flüssigkeiten durch die Kassetten 22A/B/C transportiert
werden, um die Verarbeitungsziele des Systems 10 zu
erreichen.
(ii) Das Kassettenventilmodul
-
Es wird erneut auf Fig. 14 Bezug genommen. Das Ventilmodul
252 an jeder Steuerungsstation 236A/B/C enthält ein Feld
von Ventileinheiten 286, die zwischen den Greifelementen
256 angeordnet sind. Die Kraft F1, die die Greifelemente
256 aufbringen (siehe Fig. 8), hält die Membran 116 der
Kassette 22A in innigem Kontakt an den Ventileinheiten
286.
-
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (wie
Fig. 14 zeigt) ist eine dünne elastomere Membran 288 über
die Ventileinheit 286 gespannt und dient als Spritzschutz.
Die Spritzschutzmembran 288 hält Flüssigkeiten und Staub
von der Ventileinheit 286 fern. Die Spritzschutzmembran
288 kann periodisch abgewischt werden, wenn Kassetten
ausgewechselt werden.
-
Die Ventileinheit 286 umfaßt zehn Ventilbetätigungskolben
PA1 bis PA10 und vier Druckmeßwandler PS1 bis PS4. Die
Ventilbetätiger PAl bis PA10 und die Druckmeßwandler PS1
bis PS4 sind in bezug aufeinander so angeordnet, daß sie
ein Spiegelbild der Ventilstationen V1 bis V10 und der
Erfassungsstationen S1 bis S4 an der Vorderseite 112 der
Kassette 22A bilden.
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Wenn die Kassete 22A von den Elementen 256 ergriffen wird,
fluchten die Ventilbetätiger PA1 bis PA10 mit den
Kassettenventilstationen V1 bis V10 aus. Gleichzeitig
gelangen die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 jeweils mit den
Kassettenerfassungsstationen S1 bis S4 in Ausfluchtung.
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Jeder Ventilbetätiger PA1 bis PA10 weist einen elektrisch
betätigten Hubmagnetkolben 290 auf. Jeder Kolben 290 ist
für sich zwischen einer ausgefahrenen Position und einer
eingefahrenen Position bewegbar.
-
In seiner ausgefahrenen Position drückt der Kolben 290 auf
denjenigen Bereich der Membran 116, der über der
zugehörigen Ventilstation V1/V10 liegt (unter Aufbringung
der in Fig. 8 gezeigten Kraft F2). In dieser Position
wölbt der Kolben 290 die Membran 116 in die zugehörige
Ventilstation hinein, so daß die Membran 116 an dem Ring
124 in Anlage gelangt, wodurch die zugehörige
Ventilöffnung 122A dicht verschlossen wird. Dadurch wird
die Ventilstation für den Durchfluß von Flüssigkeit
verschlossen.
-
In seiner eingefahrenen Position bringt der Kolben 290
keine Kraft auf die Membran 116 auf. Wie bereits
beschrieben wurde, bewirkt das Formgedächtnis der Membran
116 deren Abheben von dem Ventilsitzring 124 (wie Fig. 8
zeigt), wodurch die Ventilstation für den
Flüssigkeitsdurchfluß geöffnet wird.
-
Die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 messen Flüssigkeitsdrücke
in den Erfassungsstationen S1 bis S4. Die Meßdrücke werden
an den Controller 246 als Teil von dessen
Systemgesamtüberwachungsfunktion weitergeleitet.
(III) Das Kassettenpumpmodul
-
Wie die Fig. 14 und 15 zeigen, umfaßt bei der gezeigten
und bevorzugten Ausführungsform jedes Kassettenpumpmodul
254 ein Paar von peristaltischen Rotoreinheiten 292. Die
Rotoreinheiten 292 sind einander an entgegengesetzten
Enden der Ventileinheit 286 zugewandt.
-
Eine Rückwand 294 verläuft ungefähr zur Hälfte um die
Rückseite jeder Rotoreinheit 292 (siehe die Fig. 14 und
15). Der Raum zwischen der Rückwand 294 und der
Rotoreinheit 292 bildet einen Pumpenlaufring 296. Wenn die
Kassette 22A von den Elementen 256 ergriffen wird,
erstrecken sich die Schlauchschleifen 134 und 136 in den
Pumpenlaufring 296 (wie Fig. 16 zeigt).
-
Wie Fig. 16 zeigt und wie bereits beschrieben wurde,
verlaufen die Schlauchverbinder T4/T5 und T6/T7, von denen
sich die Schleifen 134 und 136 in Richtung der
Pumpenrotoreinheiten 292 schräg erstrecken, um die
Schleifen 134 und 136 relativ zu dem Laufring 296 zu
orientieren, während die Kassette 22A auf die Station 236A
geladen wird.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 weist
jede Rotoreinheit 292 einen Rotor 298 auf, der ein Paar
von diametral beabstandeten Rollen 300 trägt. Während im
Gebrauch der Pumpenrotor 298 gedreht wird, pressen die
Rollen 300 nacheinander die zugehörige Schlauchschleife
134/136 gegen die Rückwand 294 des Pumpenlaufrings 296.
Diese wohlbekannte peristaltische Pumpfunktion drückt
Flüssigkeit durch die zugehörige Schleife 134/136.
-
Wie Fig. 17 zeigt, treibt ein kleiner bürstenloser
Gleichstrommotor 326 jeden peristaltischen Pumpenrotor 298. Eine
Getriebeanordnung 328 koppelt den Motor 326 mit dem
zugehörigen Rotor 298.
-
Zusätzliche spezielle Einzelheiten der Konstruktion der
Pumpenrotoreinheit 292 sind für das Verständnis der
Erfindung nicht notwendig und finden sich in EP-A-690 962.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform mißt jede der soeben
beschriebenen Pumpenrotoreinheiten 292 ca. 68,6 mm (2,7
inches) im Durchmesser und hat eine Gesamtlänge von ca.
165,1 mm (6,5 inches) einschließlich des Motors 326.
-
Die Pumpenrotoreinheit 292 muß sowohl mit relativ hohen
Durchflußraten (zwischen 10 ml/min und 170 ml/min) als
auch relativ geringen Durchflußraten (d. h. weniger als
10 ml/min) arbeiten. Die hohen Durchflußraten werden
beispielsweise benötigt, um WB zu der Verarbeitungskammer 26
zu liefern (typischerweise mit ca. 50 ml/min) und um
Kochsalzlösung und/oder PPP umzuwälzen, um die
Zweigschläuche nach der Verarbeitung durchzuspülen
(typischerweise mit ca. 100 ml/min oder höher).
-
Relativ niedrige Durchflußraten werden beispielsweise
benötigt, wenn Koagulans durch den Zweigschlauch 100
transportiert wird (in dem in Fig. 10 gezeigten
Einzelnadelsystem). Der Grund hierfür ist, daß
Spenderreaktionen innerhalb eines großen Bereichs
auftreten können, wenn zu viel Antikoagulans zugefügt
wird, da dieses Antikoagulans letztendlich mit dem
reinfundierten Plasma zum Spender rückgeleitet wird.
-
Relativ geringe Durchflußraten werden beispielsweise auch
dann verlangt, wenn ein Anteil des PRP im Kreislauf aus
der Erststufenkammer 34 zu dem in die Kammer eintretenden
WB rückgeführt wird (durch den Zweigschlauch 34 zu der
Tropfkammer 64 in dem Einzelnadelsystem von Fig. 10).
-
Der Controller 246 aktiviert die Pumpenrotoreinheit 292 in
zwei Betriebsarten. Die erste ist eine kontinuierliche
Betriebsart, bei der der Pumpenrotor kontinuierlich mit
einer ausgewählten Winkelgeschwindigkeit arbeitet, um die
gewünschte Durchflußrate bereitzustellen. Die kleinste
kontinuierliche Durchflußrate, die die Pumpenrotoreinheit
292 in der ersten Betriebsart aufrechterhält, ist ca.
10 ml/min. Die maximale kontinuierliche Durchflußrate kann
bis zu ca. 170 ml/min sein.
-
Wenn Durchflußraten unterhalb der kleinsten
kontinuierlichen Durchflußrate verlangt werden, betreibt
der Controller 246 die Pumpenrotoreinheit 292 in einer
intermittierenden oder Impulsbetriebsart. In der
Impulsbetriebsart steuert der Controller 246 die Energie
zu dem bürstenlosen Motor 326 so, daß eine erwünschte
erste Winkelgeschwindigkeit für einen ersten ausgewählten
Zeitraum erreicht wird, wonach aufeinanderfolgend
wenigstens ein zusätzlicher Zeitraum folgt, in dem die
Energie so gesteuert wird, daß eine von der ersten
Winkelgeschwindigkeit verschiedene zweite
Winkelgeschwindigkeit erhalten wird.
-
Die ausgewählte zweite Winkelgeschwindigkeit kann größer
oder kleiner als die erste Winkelgeschwindigkeit sein. Die
zweite Winkelgeschwindigkeit kann außerdem in einer zu der
ersten Winkelgeschwindigkeit entgegengesetzten Richtung
sein, falls es erwünscht ist, Flüssigkeit impulsweise
zurück und vorwärts zu fördern.
-
Bei der bevorzugten Implementierung ist die zweite
Winkelgeschwindigkeit bei oder nahe Null, so daß die
Drehung des Pumpenrotors 298 während des zweiten Zeitraums
tatsächlich oder im wesentlichen gestoppt wird. Nach dem
zweiten Zeitraum steuert bei dieser Implementierung der
Controller 246 die Energie aufeinanderfolgend so, daß
während eines dritten Zeitraums eine dritte
Winkelgeschwindigkeit erreicht wird, die oberhalb Null und
bevorzugt gleich der ersten Winkelgeschwindigkeit ist,
worauf ein vierter Zeitraum folgt, in dem die Rotation des
Rotors 298 tatsächlich oder im wesentlichen stoppt, usw.
-
Durch die Etablierung dieser Abfolge der Vorgabe der
Winkelgeschwindigkeit mit einem ausgewählten Wert für
einen Zeitraum und dann mit Null oder etwa Null für einen
anderen Zeitraum erreicht der Controller 246
intermittierende Perioden der Rotation des Rotors 298,
zwischen denen Intervalle liegen, in denen der Rotor 298
aufhört zu drehen.
-
Durch die Wahl einer Winkelgeschwindigkeit (ausgedrückt
als eine gewünschte Umdrehungszahl pro Minute) und der
Zeitintervalle, in denen der Rotor 298 aktiv ist (d. h.
dreht) und inaktiv ist (d. h. nicht dreht), kann der
Controller 246 die Pumpenrotoreinheit 292 in einem Bereich
von niedrigen Durchflußraten betreiben, die relativ weit
unter der kleinsten kontinuierlichen Durchflußrate liegen.
-
Die effektive Durchflußrate REFF der Pumpenrotoreinheit 292
(in ml/min), wenn sie in der Impulsbetriebsart läuft, kann
wie folgt ausgedrückt werden:
-
wobei:
-
TON = das Zeitintervall (in Sekunden), in dem sich der
Rotor 298 dreht,
-
TOFF = das Zeitintervall (in Sekunden), in dem sich der
Rotor 298 nicht dreht,
-
RPM = die Rotorgeschwindigkeit während der Drehung (in
U/min), und
-
k = die Pumpendurchflußkonstante der speziellen
Pumpenrotoreinheit (in ml/Umdrehung).
-
Bei der Implementierung der Impulsbetriebsart gibt der
Controller 246 eine gewünschte RPM vor und schaltet den
Pumpenmotor 326 in sequentiellen Impulsen an und aus, die
zeitlich so gesteuert sind, daß die gewünschte
Durchflußrate erreicht wird. Typischerweise dreht sich der
Rotor 298 in jedem Zeitraum, in dem er eingeschaltet ist,
um weniger als eine vollständige Umdrehung. Durch diese
Art von Impulsbetrieb erreicht der Controller 246
Durchflußraten, die gut unterhalb der kleinsten
kontinuierlichen Durchflußrate der Pumpenrotoreinheit 292
sind.
-
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform gibt der
Controller 292 in der Impulsbetriebsart die gewünschte RPM
so vor, daß die kleinste kontinuierliche Durchflußrate
(die bei der gezeigten Ausführungsform 10 ml/min ist)
erreicht wird. Die zeitliche Steuerung der Impulse fällt
in den Bereich zwischen ca. 0,3 s und 2,7 s. Durch
Verändern der Ein- und Ausschaltzeiten erreicht der
Controller 246 effektive Durchflußraten zwischen ca. 1,0
und 9 ml/min.
-
Der Controller 246 enthält eine Nachschlagetabelle in
einem nichtflüchtigen Speicher, die auf der Basis von
empirischen Daten, die die jeweilige
Pumpendurchflußkonstante und die gewählte RPM
berücksichtigen, die gewünschte Pumprate mit Impulsan- und
Impulsausperioden korreliert. Eine repräsentative
Nachschlagetabelle, die auf einer kleinsten
kontinuierlichen RPM von 10 ml/min basiert, ist nachstehend
gezeigt:
-
Die soeben beschriebene Implementierung wird am besten
erreicht, wenn die Pumpenrotoreinheit 292 ein relativ hohes
Drehmoment hat. Auf diese Weise erreicht der Rotor 298 die
gewünschte Winkelgeschwindigkeit innerhalb eines kurzen
Zeitraums, wenn Energie zugeführt wird, während
gleichzeitig die Rotation innerhalb eines kurzen Zeitraums
unterbrochen wird, wenn die Energie unterbrochen wird. Es
gibt alternative Möglichkeiten, um einen äquivalenten
Impulsbetrieb zu erreichen. Beispielsweise könnte der
Controller kontinuierliche Energie an einen Gleichstrom-
Schrittmotor anlegen, während gleichzeitig die
Kommutierungsmuster geändert werden, so daß der Rotor
elektrisch gesperrt und entsperrt wird. Als weiteres
Beispiel könnte der Controller eine mechanische Bremse in
Kombination mit der Energieunterbrechung anwenden, um die
Drehung des Rotors nach Wunsch rasch anzuhalten.
-
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den
nachstehenden Ansprüchen aufgeführt.